2022高考数学人教版(浙江专用)一轮总复习学案:第二章 第4讲 二次函数与幂函数
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第4讲 二次函数与幂函数
1.幂函数
(1)定义:形如y=xα(α∈R)的函数称为幂函数,其中底数x是自变量,α为常数.常见的五类幂函数为y=x,y=x2,y=x3,y=x,y=x-1.
(2)性质
①幂函数在(0,+∞)上都有定义;
②当α>0时,幂函数的图象都过点(1,1)和(0,0),且在(0,+∞)上单调递增;
③当α<0时,幂函数的图象都过点(1,1),且在(0,+∞)上单调递减.
2.二次函数
(1)二次函数解析式的三种形式
①一般式:f(x)=ax2+bx+c(a≠0);
②顶点式:f(x)=a(x-m)2+n(a≠0);
③零点式:f(x)=a(x-x1)(x-x2)(a≠0).
(2)二次函数的图象和性质
解析式
f(x)=ax2+bx+c(a>0)
f(x)=ax2+bx+c(a<0)
图象
定义域
(-∞,+∞)
(-∞,+∞)
值域
单调性
在上单调递减;
在上单调递增
在上单调递增;
在上单调递减
奇偶性
当b=0时为偶函数,当b≠0时为非奇非偶函数
顶点
对称性
图象关于直线x=-成轴对称图形
常用结论
1.巧识幂函数的图象和性质
2.记牢一元二次不等式恒成立的条件
(1)ax2+bx+c>0(a≠0)恒成立的充要条件是
(2)ax2+bx+c<0(a≠0)恒成立的充要条件是
[思考辨析]
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)函数y=2x是幂函数.( )
(2)当n>0时,幂函数y=xn在(0,+∞)上是增函数.( )
(3)二次函数y=ax2+bx+c(x∈R)不可能是偶函数.( )
(4)如果幂函数的图象与坐标轴相交,则交点一定是原点.( )
(5)二次函数y=ax2+bx+c,x∈[a,b]的最值一定是.( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)×
[诊断自测]
1.已知幂函数y=f(x)的图象经过点,则f(2)=( )
A. B.4
C. D.
解析:选C.设f(x)=xα,因为图象过点,所以f(4)=4α=,解得α=-,所以f(2)=2=.
2.已知函数f(x)=x2+4ax在区间(-∞,6)内单调递减,则a的取值范围是( )
A.[3,+∞) B.(-∞,3]
C.(-∞,-3) D.(-∞,-3]
解析:选D.函数f(x)=x2+4ax的图象是开口向上的抛物线,其对称轴是x=-2a,由函数在区间(-∞,6)内单调递减可知,区间(-∞,6)应在直线x=-2a的左侧,所以-2a≥6,解得a≤-3,故选D.
3.函数f(x)=x2-2x+3在闭区间[0,3]上的最大值为________.最小值为________.
解析:f(x)=(x-1)2+2,0≤x≤3,
所以x=1时,f(x)min=2,x=3时,f(x)max=6.
答案:6 2
4.已知函数f(x)=ax2+x+5的图象在x轴上方,则a的取值范围是________.
解析:因为函数f(x)=ax2+x+5的图象在x轴上方,所以解得a>.
答案:
幂函数的图象及性质(自主练透)
1.已知幂函数f(x)=mxn的图象过点(,2),设a=f(m),b=f(n),c=f(ln 2),则( )
A.c C.b
A.3 B.0
C.1 D.2
解析:选C.因为函数y在(0,+∞)上单调递减,所以m2-2m-3<0,解得-1
A.-1
解析:易知函数y=x的定义域为[0,+∞),在定义域内为增函数,
所以解得-1≤a<.
答案:
幂函数的性质与图象特征的关系
(1)幂函数的形式是y=xα(α∈R),其中只有一个参数α,因此只需一个条件即可确定其解析式.
(2)判断幂函数y=xα(α∈R)的奇偶性时,当α是分数时,一般将其先化为根式,再判断.
(3)若幂函数y=xα在(0,+∞)上单调递增,则α>0,若在(0,+∞)上单调递减,则α<0.
二次函数的解析式(师生共研)
(一题多解)已知二次函数f(x)满足f(2)=-1,f(-1)=-1,且f(x)的最大值是8,试确定此二次函数的解析式.
【解】 方法一(利用一般式):
设f(x)=ax2+bx+c(a≠0).由题意得
解得所以所求二次函数的解析式为f(x)=-4x2+4x+7.
方法二(利用顶点式):
设f(x)=a(x-m)2+n(a≠0).因为f(2)=f(-1),f(-1)=-1,所以抛物线的对称轴为x==.所以m=.又根据题意函数有最大值8,所以n=8,所以f(x)=a+8.
因为f(2)=-1,所以a+8=-1,解得a=-4,
所以f(x)=-4+8=-4x2+4x+7.
方法三(利用零点式):
由已知得f(x)+1=0的两根为x1=2,x2=-1,
故可设f(x)+1=a(x-2)(x+1),
即f(x)=ax2-ax-2a-1.
又函数有最大值8,即=8.
解得a=-4或a=0(舍去),
所以所求函数的解析式为f(x)=-4x2+4x+7.
求二次函数解析式的方法
根据已知条件确定二次函数的解析式,一般用待定系数法,选择规律如下:
1.已知二次函数f(x)=ax2+bx+5的图象过点P(-1,11),且其对称轴是直线x=1,则a+b的值是( )
A.-2 B.0
C.1 D.2
解析:选A.因为二次函数f(x)=ax2+bx+5的图象的对称轴是直线x=1,所以-=1 ①.又f(-1)=a-b+5=11,所以a-b=6 ②.联立①②,解得a=2,b=-4,所以a+b=-2,故选A.
2.已知二次函数f(x)有两个零点0和-2,且它有最小值-1,则f(x)的解析式为f(x)=________.
解析:由二次函数f(x)有两个零点0和-2,可设f(x)=a(x+2)x,则f(x)=a(x2+2x)=a(x+1)2-a.
又f(x)有最小值-1,则a=1.所以f(x)=x2+2x.
答案:x2+2x
二次函数的图象与性质(多维探究)
角度一 二次函数图象的识别问题
如图是二次函数y=ax2+bx+c图象的一部分,图象过点A(-3,0),对称轴为x=-1.给出下面四个结论:①b2>4ac;②2a-b=1;③a-b+c=0;④5a
A.②④ B.①④
C.②③ D.①③
【解析】 因为二次函数的图象与x轴交于两点,所以b2-4ac>0,即b2>4ac,①正确;对称轴为x=-1,即-=-1,2a-b=0,②错误;结合图象,当x=-1时,y>0,即a-b+c>0,③错误;由对称轴为x=-1知,b=2a,又函数图象开口向下,所以a<0,所以5a<2a,即5a 【答案】 B
识别二次函数图象应学会“三看”
角度二 二次函数的单调性问题
(1)函数f(x)=ax2+(a-3)x+1在区间[-1,+∞)上是递减的,则实数a的取值范围是( )
A.[-3,0] B.(-∞,-3]
C.[-2,0] D.[-3,0]
(2)二次函数f(x)=ax2+bx+c(x∈R)的最小值为f(1),则f(),f,f()的大小关系是( )
A.f()
当a≠0时,f(x)的对称轴为x=,
由f(x)在[-1,+∞)上单调递减,知
解得-3≤a<0.
综上,a的取值范围为[-3,0].
(2)由已知可得二次函数f(x)图象开口向上,对称轴为x=1,
因为>|-1|>|-1|,
所以f()
【迁移探究】 (变条件)若将本例(1)的条件改为函数f(x)=ax2+(a-3)x+1的单调减区间是[-1,+∞),则a=________.
解析:由题意知f(x)必为二次函数且a<0,又=-1,所以a=-3.
答案:-3
二次函数单调性问题的求解策略
(1)对于二次函数的单调性,关键是开口方向与对称轴的位置.若开口方向或对称轴的位置不确定,则需要分类讨论求解.
(2)利用二次函数的单调性比较大小,一定要将待比较的两数通过二次函数的对称性转化到同一单调区间上比较.
角度三 二次函数的最值问题
若函数f(x)=x2+ax+b在区间[0,1]上的最大值是M,最小值是m,则M-m( )
A.与a有关,且与b有关
B.与a有关,但与b无关
C.与a无关,且与b无关
D.与a无关,但与b有关
【解析】 f(x)=-+b,①当0≤-≤1时,f(x)min=m=f=-+b,f(x)max=M=max{f(0),f(1)}=max{b,1+a+b},所以M-m=max与a有关,与b无关;②当-<0时,f(x)在[0,1]上单调递增,所以M-m=f(1)-f(0)=1+a与a有关,与b无关;③当->1时,f(x)在[0,1]上单调递减,所以M-m=f(0)-f(1)=-1-a与a有关,与b无关.综上所述,M-m与a有关,但与b无关,故选B.
【答案】 B
二次函数最值问题的类型及求解策略
(1)类型:①对称轴、区间都是给定的;②对称轴动、区间固定;③对称轴定、区间变动.
(2)求解策略:抓住“三点一轴”数形结合,三点是指区间两个端点和中点,一轴指的是对称轴,结合配方法,根据函数的单调性及分类讨论的思想即可完成.
角度四 一元二次不等式恒成立问题
(1)已知函数f(x)=x2+mx-1,若对于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0成立,则实数m的取值范围是____________.
(2)已知函数f(x)=x2+2x+1,f(x)>x+k在区间[-3,-1]上恒成立,则k的取值范围为____________.
【解析】 (1)作出二次函数f(x)的草图,对于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0,
则有
即解得-
设g(x)=x2+x+1,x∈[-3,-1],则g(x)在[-3,-1]上递减.
所以g(x)min=g(-1)=1.
所以k<1.故k的取值范围为(-∞,1).
【答案】 (1) (2)(-∞,1)
由不等式恒成立求参数取值范围的思路及关键
(1)一般有两个解题思路:一是分离参数;二是不分离参数.
(2)两种思路都是将问题归结为求函数的最值,至于用哪种方法,关键是看参数是否已分离.这两个思路的依据是:a≥f(x)恒成立⇔a≥f(x)max,a≤f(x)恒成立⇔a≤f(x)min.
1.已知函数f(x)=x2+ax+b(a,b∈R)有两个零点,则“-2≤a+b≤0”是“函数f(x)至少有一个零点属于区间[0,2]”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
解析:选A.因为函数f(x)至少有一个零点属于区间[0,2],所以可设f(x)=x2+ax+b(a,b∈R)有两个零点,分别为x1,x2,其中x1∈[0,2],x2∈R,则f(x)=x2+ax+b=(x-x1)(x-x2),a+b=f(1)-1=(1-x1)(1-x2)-1.由于x1∈[0,2],x2∈R,所以1-x1∈[-1,1],1-x2∈R,所以a+b=(1-x1)(1-x2)-1∈R.所以“-2≤a+b≤0”是“函数f(x)至少有一个零点属于区间[0,2]”的充分不必要条件.
2.如果函数f(x)=x2+bx+c对任意的实数x都有f(1+x)=f(-x),那么( )
A.f(0)
3.若函数f(x)=x2-2x+1在区间[a,a+2]上的最小值为4,则a的取值集合为________.
解析:因为函数f(x)=x2-2x+1=(x-1)2,对称轴x=1,
因为f(x)在区间[a,a+2]上的最小值为4,
所以当1≤a时,f(x)min=f(a)=(a-1)2=4,解得a=-1(舍去)或a=3,
当a+2≤1,即a≤-1时,f(x)min=f(a+2)=(a+1)2=4,解得a=1(舍去)或a=-3,
当a<1 故a的取值集合为.
答案:
2022高考数学人教版(浙江专用)一轮总复习学案:第二章 第8讲 函数与方程: 这是一份2022高考数学人教版(浙江专用)一轮总复习学案:第二章 第8讲 函数与方程,共11页。
2022高考数学人教版(浙江专用)一轮总复习学案:第二章 第7讲 函数的图象: 这是一份2022高考数学人教版(浙江专用)一轮总复习学案:第二章 第7讲 函数的图象,共11页。
2022高考数学人教版(浙江专用)一轮总复习学案:第二章 第6讲 对数与对数函数: 这是一份2022高考数学人教版(浙江专用)一轮总复习学案:第二章 第6讲 对数与对数函数,共11页。学案主要包含了四象限.等内容,欢迎下载使用。